Adaptation of Li-Ion Battery Standards to Submarine Main Propulsion System

Creative Commons License

Baygın N., Yeğin E. M., Karaarslan K.

Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, vol.11, no.32, pp.20-30, 2024 (Peer-Reviewed Journal)

Abstract

 In parallel with technological developments, the energy demand of systems and devices used in submarines are increasing. Energy needs are met by energy storage systems in submerged submarines. However, important required features in submarines, such as having a long-submerged range, being able to carry out their operational duties without being seen by the enemy, being able to escape quickly from the enemy, and having a shorter battery charging time while at the surface, can be achieved by using battery technologies with high energy density. In this article, different battery technologies are compared with Li-Ion battery technology using characteristic parameters such as energy, power, efficiency and investment cost. High energy density Li-Ion battery technology, which is an alternative to lead acid batteries used to store energy in submarines in recent years, also provides advantages such as increasing the submersion time of submarines, reducing maintenance requirements and extending its a submarine. For this purpose, national Li-Ion battery standards used in current industrial applications (TS EN IEC 62619, TS EN 62620), national/international directives and technical documents (VG 96932-120, NAVSEA S9310-AQ-SAF-010, Türk Loydu and DNV) and safety test methods suitable for the submarine main propulsion system are determined.

 Teknolojik gelişmelere paralel olarak denizaltılarda kullanılan sistem ve cihazların enerji ihtiyacı artış göstermektedir. Enerji ihtiyacı, dalmış durumda olan denizaltılarda enerji depolama sistemleri tarafından karşılanmaktadır. Bununla beraber, denizaltıların su altında kalma süresinin uzun olması, düşmana gözükmeden operasyonlarını icra edebilmesi, düşmandan hızlı kaçabilmesi ve su üstünde iken batarya şarj süresinin daha kısa olması gibi denizaltılarda aranan önemli yeterlilikler enerji yoğunluğu yüksek batarya teknolojileri kullanılarak sağlanabilir. Bu çalışmada, farklı batarya teknolojileri ve Li-İon batarya teknolojisi enerji, güç, verim ve yatırım maliyeti gibi karakteristik parametreler kullanılarak karşılaştırılmıştır. Denizaltılarda enerji depolama amaçlı kullanılan kurşun asit bataryalara son yıllarda alternatif oluşturan enerji yoğunluğu yüksek Li-İon batarya teknolojisi denizaltıların su altında kalma süresinin arttırılması, bakım gereksinimlerinin azaltılması ve uzun yaşam ömrü gibi avantajları da sağlamaktadır. Yüksek enerji yoğunluğu, denizaltı gibi bir ortamda yüksek standartta güvenlik gereksinimlerinin alınmasını gerektirmektedir. Bu amaçla, mevcut endüstriyel uygulamalarda kullanılan ulusal Li-İon batarya standartları (TS EN IEC 62619, TS EN 62620), ulusal/uluslararası yönergeler ve teknik dokümanlar (VG 96932-120, NAVSEA S9310-AQ-SAF-010, Türk Loydu ve DNV) ele alınarak denizaltı ana tahrik sistemine uygun güvenlik test yöntemleri belirlenmiştir.